(57)【要約】【課題】自動車に配線する電源線のサイズダウンを図る。【解決手段】自動車に配索する電源線に介設するヒューズとして、プリント基板に実装したヒューズ機能付き半導体（ＩＰＳ）を用い、前記ヒューズ機能付き半導体を介設したプリント基板の電源回路の入力端を電源側の電源線と接続すると共に、前記電源回路の出力端を負荷側電源線を介して負荷と接続し、前記ヒューズ機能付き半導体は、前記負荷に流れる負荷電流に対応させて遮断電流値を設定し、該ヒューズ機能付き半導体で設定した遮断電流値に対応した許容電流値を有する電線を前記負荷側電源線としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に配索する電源線の回路保護材としてヒューズ機能付き半導体を用い、
前記電源線と接続する負荷の負荷電流に対応させて前記ヒューズ機能付き半導体の遮断電流値を設定し、該ヒューズ機能付き半導体で設定した遮断電流値に対応する電線を前記負荷と接続する負荷側電源線としていることを特徴とする車両配索用の電源線。
【請求項２】
前記ヒューズ機能付き半導体は、プリント基板の電源回路の導体に実装し、該電源回路の入力端をバッテリ側の電源線と接続すると共に出力端を前記負荷側電源線と接続しており、該負荷側電源線の電線は、前記ヒューズ付き半導体で設定した遮断電流値はより大きな電流値で発煙が生じる発煙特性を有する電線としている請求項１に記載の車両配索用の電源線。
【請求項３】
前記ヒューズ機能付き半導体の遮断電流値は、前記負荷に駆動開始時に流れる突入電流、駆動開始時から次第に減少して所要時間経過後に流れる定常電流に対応させて段階的に減少する設定としている請求項１または請求項２に記載の車両配索用の電源線。
【請求項４】
前記負荷電流の最大電流値が２５アンペアで且つ定常電流が９．９アンペアの場合は、２ｓｑの上記負荷側電源線として用いている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両配索用の電源線。
【請求項５】
前記負荷電流の最大電流値が６５アンペアで且つ定常電流が２１アンペアの場合は、５ｓｑの上記負荷側電源線として用いている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両配索用の電源線。
【請求項６】
前記負荷電流の最大電流値が１５アンペアで且つ定常電流が６．２アンペアの場合は、０．７５ｓｑの上記負荷側電源線として用いている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の車両配索用の電源線。
【請求項７】
前記負荷側電源線が接続される負荷は、モータ、ソレノイド、ＥＣＵである請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の車両配索用の電源線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両配索用の電源線に関し、配線する電源線のサイズを流される電流量との関係から見直して、重量の軽減を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境対策の一環として自動車の燃費向上が求められ、燃費向上を図る点から。自動車に配索される電線重量を低減する必要がある。一方、自動車に搭載される電装品が急増しているため、それに応じて電線本数が増加し、自動車に配索される電線の総重量を低減することは容易でない。
自動車に配索する多数の電線群の集束体であるワイヤハーネスのうち、多数本は細径電線であるが、電装品に電源を供給する電源線は通電する電流量が大きいため、信号線よりも太い中径あるいは大径の電線が用いられている。よって、電線重量の低下を図るためには、電源線のサイズを見直す必要がある。
【０００３】
自動車用のワイヤハーネスの電源線については、通常、図３に示すように、バッテリ１と電源線Ｗ１を介して電源分配ボックス２を接続し、該電源分配ボックス２内に設けたヒューズ３Ａ、負荷側の電源線Ｗ２を介して負荷５と接続している。また、負荷６は、電源分配ボックス２内に直列に設けたヒューズ３Ｂ、リレー４、負荷側電源線Ｗ３を介して接続している。
【０００４】
ヒューズ３Ａ、３Ｂは負荷５、６が必要とする負荷電流に応じて設定し、該設定したヒューズに適合した電源サイズ（ＩＳＯ、ＪＡＳＯ規格に準じたサイズ）を設定して、前記電源線Ｗ２、Ｗ３として用いているのが一般的である。（特開平８−３２９８２１号公報参照）
前記電源線のサイズ設定の基礎となる負荷電流に対するヒューズの設定は、そのヒューズの溶断特性（電流×時間：ヒューズ溶断を示した特性）と、電線の発煙特性（電流×時間：電線の発煙を示した特性）によって選定している。
【０００５】
このように、ヒューズの設定に関しては、まず、負荷電流に適合したヒューズを設定しているが、汎用のヒューズ３は図４に示すような、入力端子７ａと出力端子７ｂとを細幅とした溶断部７ｃで連続させ導体７と、該導体７の溶断部７ｃを樹脂製本体８に埋設したミニヒューズやブレードヒューズが用いられており、溶断部７ｃの溶断電流値は一定となっている。具体的には、各ヒューズの溶断電流値を一定の５Ａ、７．５Ａ、１０Ａ、２０Ａ、３０Ａ等と比較的大きなアンペア間隔をあけて作製されている。
前記のように、負荷電流に対して適合するヒューズを設定し、該ヒューズに適合したサイズの電源線が選定されるため、負荷電流に対して過大な許容電流値を有するサイズの電線が選択されがちとなり、各電線の重量が増加する要因となる。
さらに、突入電流が大きな負荷に対しては、突入電流を考慮したヒューズを設定する必要があり、通常時の通電電流（定常電流）に対しては、過大な溶断電流のヒューズを設定している場合があり、この場合も、設定するヒューズに応じたサイズの電線を用いるため、電線重量の増加の要因となる。
【０００６】
具体的には、負荷がモータで、該モータの負荷電流が図５のグラフで実線（１）で示す場合、即ち、突入電流値が５５Ａで、定常電流値が１０Ａである場合、該モータの負荷電流に合う溶断特性を持つヒューズとして３０Ａのヒューズが選定される。該３０Ａのヒューズの溶断特性は図中一点鎖線（２）となり、該溶断特性より電線の発煙特性を考慮すると、図中一点鎖線（３）で示した導体断面積２ｓｑの電線が設定されている。
しかしながら、導体断面積２ｓｑの電線は定常電流値が４０Ａであり、モータの定常電流値が１０Ａであるため、モータに接続する電線としては過大な電流値を有する電線となる。該導体断面積２ｓｑの電線は、該導体を被覆する絶縁被覆部の厚さも大となり、電線重量は自動車に配線される電線の中では比較的大きい電線となる。
【０００７】
このように、従来は、電源線の設定過程において、負荷電流に対するヒューズの設定→該設定したヒューズに基づく電線サイズの設定の過程で、定常電流の負荷電流を基準として考えて非常に過大なサイズの電線が設定されており、これが電源線の肥大化の要因となっている。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−３２９８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前記した電源線のサイズ設定過程を見直し、負荷電流に対して過大な許容電流値を有する電線ではなく、適正な電流値の電線を選択できるようにして、電源線の細径化、軽量化を図ることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するため、本発明は、自動車に配索する電源線の回路保護材としてヒューズ機能付き半導体を用い、
前記電源線と接続する負荷の負荷電流に対応させて前記ヒューズ機能付き半導体の遮断電流値を設定し、該ヒューズ機能付き半導体で設定した遮断電流値に対応する電線を前記負荷と接続する負荷側電源線としていることを特徴とする車両配索用の電源線を提供している。
【００１１】
前記のように、本発明の電源線は、回路保護材として汎用されている溶断電流値が一定の前記図４に示すミニヒューズやブレードヒューズではなく、負荷電流に合わせた遮断特性を持たせることができるヒューズ機能付き半導体を用いている。該ヒューズ機能付き半導体は、インテリジェントパワースイッチ（ＩＰＳ）からなるスイッチングデバイスからなり、プリント基板の電流回路に実装される。
このように、予め規定された一定の溶断電流値を有するヒューズを設定するのではなく、負荷電流に応じて遮断電流値を設定できるＩＰＳを用い、その遮断電流値に対応させた電源線のサイズを設定することにより、前記した従来の設定過程で設定されていた電線サイズよりも細線化および軽量化を実現できる。
【００１２】
前記ヒューズ機能付き半導体は、プリント基板の電源回路の導体に実装し、該電源回路の入力端をバッテリ側の電源線と接続すると共に出力端を前記負荷側電源線と接続しており、該負荷側電源線の電線は、前記ヒューズ付き半導体で設定した遮断電流値はより大きな電流値で発煙が生じる発煙特性を有する電線としている。
前記ＩＰＳに接続するプリント基板の導体は、その厚さおよび面積を増減させて通電電流値に対応させている。
【００１３】
前記ヒューズ機能付き半導体の遮断電流値は、電源線に接続した負荷に駆動開始時に流れる突入電流、駆動開始時から次第に減少して所要時間経過後に流れる定常電流に対応させて段階的に減少する設定としている。
【００１４】
具体的には、前記図５に示す負荷電流のモータに接続される電源線については、ＩＰＳの遮断特性を実線（１）で示す負荷電流に応じて実線（４）に示すように段階的に減少するように設定すると、該遮断特性に応じた電源線のサイズは発煙特性が実線（５）に示す導体断面積が０．４ｓｑの電線とすることができる。即ち、モータに接続する電源線として、従来は２．０ｓｑの電線を用いていたのに対して、０．４ｓｑの導体断面積の電線に置き換えることができ、導体断面積を１／５に低減できる。かつ、該導体断面積の減少に応じて絶縁被覆部の厚さも薄くでき、該モータに接続する電源線の電線重量を大幅にダウンすることができる。
さらに、電線サイズも従来汎用されている電線サイズよりも種類を増加させると、負荷電流に適合したサイズの電線の最適化を図ることができ、電源線の細線化および軽量化を促進できる。
【００１５】
具体的には、前記最大電流値が２５アンペアで且つ定常電流が９．９アンペアとなる負荷電流の場合は、２ｓｑの電線を負荷に接続する電源線として用いている。
即ち、前記した比較的大電流である負荷電流の場合、従来は導体断面積が２ｓｑの電線サイズの電線を電源線として用いていたのに対して、本発明では、前記のように、０．５４ｓｑの電線を電源線として用いており、導体断面積を２７％とした電線となり、電源線の細線化、軽量化を図ることができる。
【００１６】
また、最大電流値が６５アンペアで且つ定常電流が２１アンペアとなる負荷電流の場合、５ｓｑの電線を負荷に接続する電源線として用いている。
即ち、前記した比較的中電流である負荷電流の場合、従来は導体断面積が５ｓｑの電線サイズの電線を電源線として用いていたのに対して、本発明では、前記のように、１．８７ｓｑの電線を電源線として用いており、導体断面積を３７％とした電線となり、電源線の細線化、軽量化を図ることができる。
【００１７】
また、突入電流値が１５アンペアで且つ定常電流が６．２アンペアの負荷電流の場合は、０．７５ｓｑの電線を負荷に接続する電源線として用いている。
即ち、前記した比較的小電流である負荷電流の場合、従来は導体断面積が０．７５ｓｑの電線サイズの電線を電源線として用いていたのに対して、本発明では、前記のように、０．２５ｓｑの電線を電源線として用いており、導体断面積を３３％とした電線となり、電源線の細線化、軽量化を図ることができる。
【００１８】
前記負荷側電源線の端末に接続する負荷としては、具体的に、モータ、ソレノイド、ＥＣＵが挙げられる。
前記のように、負荷側電源線の回路保護材として前記ヒューズ機能付き半導体を用いると、電源線の細線化、軽量化を図ることができるが、必ずしも全ての負荷側電源線に適用する必要はなく、プリント基板の電源回路と接続される負荷側電源線に本発明を適用するだけでも、自動車に配線されている電線重量を軽減できる。
【発明の効果】
【００１９】
前記のように、本発明では、電源線の回路保護材として、従来のヒューズではなく、ヒューズ機能付き半導体を用い、負荷電流に応じた遮断特性を持たせ、該遮断特性に適合した電線を設定しているため、ヒューズを回路保護材として用いる場合と比較して、電源線のサイズダウンを図ることができる。このように、自動車に配線する電線群中の重量化の要因となる電源線を細線化して軽量化することで、自動車に占める電線重量を低減でき、燃費向上に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１に本発明の電源線を用いた電源回路を示す。
この図１の電源回路は前記図４に示す従来のヒューズを用いた電源回路と比較して、電源分配ボックス２内に設けている回路保護材のヒューズをＩＰＳ（ヒューズ機能付き半導体）１０に代え、該ＩＰＳ１０と負荷５、６とを接続する電源線Ｗ２をサイズダウンした電源線Ｗ２０、Ｗ３０に代えている。
前記負荷５、６は前記図５のグラフで示す負荷電流（１）を有するモータからなる。
【００２１】
具体的には、図２に示すように、電源分配ボックス２内に収容したプリント基板１１の電源回路を形成する導体１２の入力端１２ａをバッテリ側の電源線Ｗ１と接続し、該導体１２の出力端１２ｂを負荷側電源線Ｗ２０、Ｗ３０と接続し、その端末をモータからなる前記負荷５、６と接続している。
【００２２】
前記電源回路を形成する導体１２上にＩＰＳ１０を実装し、該ＩＰＳ１０に電源回路の遮断特性を持たせている。即ち、設定した電流値を越える電流が流れると電源回路を遮断（オフ）し、設定電流値未満の電流が流れている場合は電源回路を通電状態（オン）とするスイッチング機能を持たせている。
該プリント基板１１に設ける電源回路の導体１２は、ＩＰＳ１０で設定した遮断特性に適応した許容電流値を有する導体とし、該電流値に応じて導体の厚さおよび幅を増減している。
【００２３】
ＩＰＳ１０の遮断特性は、図５のグラフの実線（４）に示すように、モータからなる負荷５、６の負荷電流に対応させて、モータの駆動開始時に流れる突入電流、駆動開始時から次第に減少して所要時間経過後に流れる定常電流に対応させて段階的に減少する設定としている。
【００２４】
具体的には、モータ負荷電流は、実線（１）で示すように、起動から０．３秒後に瞬間的に突入電流値が５５Ａに達し、その後、次第に減少し、１秒後には３０Ａとなり、５秒後からは略一定の１０Ａの定常電流となる。
ＩＰＳ１０の遮断特性は実線（４）に示すように、前記モータ負荷電流に対応させて、起動から０．９秒までは６８Ａに設定し、５秒後の定常電流になるまでは、５Ａ程度減少していき、定常電流に達した５秒後には定常電流１０Ａに対して遮断電流値を１５Ａに設定している。
【００２５】
前記モータ突入電流に対しては６８Ａ、定常電流に対して１５Ａの許容電流値とすると共に、発煙特性（発煙が生じる電流値）が前記６８Ａ、１５Ａを越える電線として、実線（２）に示す導体断面線が０．４ｓｑが選定される。よって、  モータからなる前記負荷５、６に接続する電源線Ｗ２０、Ｗ３０として、導体断面積が０．４ｓｑの電線を用いている。
【００２６】
前記のように、電源回路の保護材として従来用いられているヒューズに代えてＩＰＳ１０を用いることで、電源線の細線化、軽量化を図ることができる。
具体的には、導体断面積０．４ｓｑで絶縁被覆層を備えた電線の重量は４．４ｇ／ｍであり、導体断面積２．０ｓｑの絶縁被覆層を備えた電線の重量は２１．４ｇ／ｍであることから、電源線をＷ２→Ｗ２０、Ｗ３→Ｗ３０に置き換えるだけでも電線重量の軽減を図ることができる。
【００２７】
前記のように電源回路の回路保護材としてＩＰＳを用いて負荷電流に応じた遮断特性を持たせる場合、
負荷電流の突入電流値が２５Ａで且つ定常電流が９．９Ａの場合は、０．５４ｓｑの電線を負荷と接続する負荷側電源線としている。
負荷電流の突入電流値が６５Ａで且つ定常電流が２１Ａの場合は、１．８７ｓｑの電線を負荷側電源線としている。
負荷電流の突入電流値が１５Ａで且つ定常電流が６．２Ａの場合は、０．７５ｓｑの電線を負荷側電源線としている。
【００２８】
前記のように負荷電流に応じた遮断特性を有するＩＰＳを回路保護材として用い、該遮断特性に基づいて発煙特性との関係から設定したサイズの電源線を用いてワイヤハーネスを構成した場合、中型の車両におけるワイヤハーネス全体の重量を試算した。試算結果では、ワイヤハーネスの全体重量を４０％〜５０％程度低減できる結果を得た。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態の電源線を備えた電源回路図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】従来の電源回路図である。
【図４】従来の回路保護材として持ちいられているヒューズの概略図である。
【図５】従来の電源線と本発明の電源線とを対比して示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
２  電源分配ボックス
５、６  負荷
１０  ＩＰＳ
１１  プリント基板
１２  導体
Ｗ２０、Ｗ３０  負荷側電源線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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